1、 电子课程设计 四花样彩灯控制器 1 一、一、 设计要求设计要求 1.1 1.1 设计课题及要求设计课题及要求 （一） 题目题目：四花样彩灯控制器 （二） 基本要求基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动； (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动； (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从 18 从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭； (5) 四种花样自动变换。 （三） 主要参考元器主要参考元器： 555 定时器， 模十六计数器 74LS161， 双 D 触发器 74LS74， 与门 74LS08， 非门 74LS04， 四选一数据选择器 74LS153
2、，八位移位寄存器 74LS164。 二二、系统组成及工作原理系统组成及工作原理 2.1 2.1 系统组成框图系统组成框图 把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把它 们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是： 四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。设计框图如图 2.1 所示： 分频计数器 数据选择器 移位寄存器 多谐振荡器 多谐振荡器 多谐振荡器 开关电路 输 出 电子课程设计 四花样彩灯控制器 2 由两个 555 构成两个时钟电路，由模十六计数器和组合逻辑门构成四种码产生电路，由双 D 触发器和数据选择器
3、构成开关电路，由移位寄存器和八个彩灯构成输出电路，一个时钟控制模十 六计数器和移位寄存器，另一个时钟控制双 D 触发器。 2.22.2 工作原理分析工作原理分析 从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为 移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速 度，得到不同的动态效果。 多谐振荡器、双 D 触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲 经双 D 触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到 00、01、10、11 四种逻辑状态。这四 个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计
4、数器输送到数据选择器的 QA， QB，QC，QD 四个分频信号。其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D 触发器输 出为“00”时，数据选择器输出 10000000 序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10” 时， 数据选择器输出 11000000 序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01” 时数据选择器输出 11110000 序列脉冲， 为八分频信号， 实现花样三； 为 “11” 时数据选择器输出 1111111100000000 序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四。调节开关电路的 CP 脉冲产生电路的电阻，可以改变 开关的切换时间用以选择每种花样出现时间的长短。 数据
5、选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八 位并行输出端从 Q0 到 Q7 顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭，就出现了 八路四花样自动循环切换的流水彩灯。 三三、 电路方案设计电路方案设计 3.1 3.1 电路图设计电路图设计 将各单元电路组织起来就得到了系统电路图，如图所示 本电路图设计简单、结构清晰，可分为四种码产生电路、开关电路、输出电路和时钟电路这 四个模块。四种码产生电路由模十六计数器和组合逻辑门构成，开关电路由双 D 触发器和数据选 择器构成，输出电路由移位寄存器和彩灯构成，时钟电路由两个 555 构成。 通过改变多谐振荡器的电
6、阻可改变彩灯流动的速度和各花样持续的时间，实现了彩灯花样的 电子课程设计 四花样彩灯控制器 3 动态变化，增强了控制器的灵活性。 电子课程设计 四花样彩灯控制器 4 四四 单元电路设计与计算单元电路设计与计算 4.1 4.1 时钟脉冲产生电路时钟脉冲产生电路 用 555 定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为: T=0.7(R1+2R2)C(4-1) 要用两个 555 产生两个时钟脉冲,一个控制 74LS161 模十六计数器和八位移位寄存器,要能看 到彩灯的流动,其周期设为 1 秒左右, 电阻值和电容值可设为： R1=1K ， R2=51K ， C=0.01F 由公式（4-1）计算得：T=0.721S 电路图如图 4.1 所示: 图 4.1 时钟电路 另一个
